In questa rubrica abbiamo parlato spesso dei neutrini: particelle leggerissime e molto elusive, ma molto affascinanti e di grande importanza per fisica moderna. In questo post ho descritto la loro importanza per lo studio dell’astrofisica e della comprensione dei fenomeni dell’Universo, mentre qui ho fatto una breve introduzione sulla natura di queste particelle.
Vi ricorderete anche che lo scorso autunno l’acceleratore di particelle Tevatron, del Fermilab di Chicago è stato spento, e il laboratorio ha concentrato le proprie forze sullo studio dei neutrini. Ed è proprio dal Fermilab che arriva questa nuova notizia veramente interessante: per chi si domanda a che cosa serve studiare i neutrini (e non si accontenta della risposta “per capire come funziona l’Universo”, per me sempre valida) ecco un nuovo esempio. Recentemente un gruppo di ricercatori del Fermilab è riuscito per la prima volta a mandare un messaggio usando esclusivamente un fascio di neutrini. Certo non è proprio il sistema di comunicazione più comodo della storia, ma apre una serie di nuove possibilità a dir poco incredibili! I neutrini, infatti, sono delle particelle che hanno la caratteristica di poter viaggiare per distanze incredibilmente lunghe, interagendo pochissimo con la materia e quindi potendo trasportare informazione per distanze irraggiungibili con altri mezzi.
Pensate a quanti ripetitori servono per mandare un messaggio radio da una parte all’altra del globo: con i neutrini non ne serve nessuno, i neutrini passano direttamente attraverso la Terra, come un raggio laser fa nell’aria trasparente. Le potenzialità sono quindi tantissime, sia per le comunicazioni terresti (pensate per esempio le comunicazioni sottomarine, sempre complesse a causa dello spesso strato di acqua che separa i due comunicatori) sia per delle eventuali comunicazioni extraterrestri (mandare un messaggio su Marte non è mai stato così facile!).
Mettendo però da parte i sogni e tornando coi piedi per terra, per ora non siamo ancora arrivati a quel punto, e la comunicazione “neutrinica” è ancora molto complessa. I ricercatori in questione hanno usato una sorgente di neutrini prodotta al Fermilab, chiamata NuMI (NeUtrino beam at the Main Injector), che usa i protoni generati dell’iniettore principale del Tevatron per generare un fascio intensissimo di neutrini. Poiché i neutrini interagiscono così poco con la materia, infatti, è vero che viaggiano a lungo e hanno tanti vantaggi, ma hanno anche un grosso svantaggio: è incredibilmente difficile “fermarli” e rivelarli nel proprio rivelatore. NuMI però è in grado di generare un fascio di neutrini che consiste in circa 25 pacchetti, separati l’uno dall’altro da circa 2 secondi. Ciascuno di questi “pacchetti” contiene la bellezza di 10^13 neutrini.
L’idea è molto semplice: sostanzialmente si usa un sistema di comunicazione binario, basato su 0 (no neutrini) e 1 (si neutrini). Il fascio è stato inviato al’esperimento MINERvA, un rivelatore di 170 tonnellate costruito in una caverna sotterranea a circa un chilometro di distanza da NuMI. Dei 10^13 neutrini che arrivano con ciascun pacchetto, MINERvA riesce a rivelarne solo 0.8 alla volta. Non molto a dire il vero, ma a sufficienza per inviare un messaggio. Da NuMI è arrivato un messaggio contenente la parola “neutrino” che è stato correttamente ricevuto da MINERvA. Ci sono voluti circa 140 minuti per inviare l’intero messaggio, che corrisponde a una velocità di trasmissione di 0.1 bit al secondo con un rate di errore inferiore all’1%. Certo, non è ancora un sistema di trasmissione dati competitivo con i mezzi commercializzati oggi, però è un risultato estremamente interessante che credo porterà a delle applicazioni importantissime in futuro!
